DK167660B1 - Fremgangsmaade og apparat til glatning af vaeggen af et cylindrisk legeme i et stykke og legeme fremstillet ved fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i DK 167660 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til glatning af væggen af et dybtrukket cylindrisk legeme omfattende mindst ét tykkelsesreduktionstrin. Opfindelsen angår også et apparat til udøvelse af fremgangsmåden med 5 mindst én glatningsring-matrice og et pressestempel som tvinger legemet gennem matricen.

Ved kendte fremgangsmåder ved glatning indenfor sædvanlig dåsefremstillingspraksis er det normalt, at glatningen af væggen gennemføres i tre reduktionstrin.

10 Dette er illustreret i fig. 1 på den til den foreliggende ansøgning hørende tegning. Se også EP-A-5084, GB-A-2112685, GB-A-2155378 og GB-A-2181082. Angående fremgangsmåder der tilsyneladende involverer 2 reduktionstrin se GB-A-1345227, US-A-3423985, US-A-4038859 15 og US-A-4173882. Umiddelbart forud for reduktionstrinnene kan der være en trækningsmatrice i hvilken pressestemplet eller dornen omformer et fladt metalråemne til et legeme med en cylindrisk væg.

Det cylindriske legeme som formes ved glatning 20 af væggen fyldes med et produkt, eksempelvis en drikkevare, hovedsagelig efter påførsel af et lag fernis på indersiden, hvorefter et låg fastgøres til den flangede kant ved den åbne ende af det cylindriske legeme.

Der gøres konstante bestræbelser på at reducere 25 omkostningerne ved pakning af produktet, d.v.s. prisen på det cylindriske legeme og låget.

En af mulighederne er at reducere den mængde materiale, som det cylindriske legeme fremstilles af. De sædvanlige dimensioner for drikkevaredåser (se EP-A-30 122651) er en bundtykkelse på ca. 0,3 mm, en vægtykkel se på ca. 0,10 mm og en flange ved den åbne ende af det cylindriske legeme med en tykkelse på ca. 0,16 mm.

Mængden af materiale i sådan en dåse kan kun reduceres under opretholdelse af kapaciteten ved at redu-35 cere tykkelsesdimensionerne i dåsen. Bestræbelser er især rettet mod reduktion af vægtykkelsen. Ved kendte DK 167660 B1 2 fremgangsmåder er dette imidlertid ikke let at gennemføre, især på grund af størrelsen af de reduktionstrin, som kræves for at fremstille et cylindrisk legeme med en mindre vægtykkelse. Store reduktionstrin fører fak-5 tisk hurtigt til dannelse af revner under glatning af væggen. Det har også vist sig at det cylindriske legeme afhængigt af kombinationen af reduktionstrin får en uønsket, eksempelvis kedelig ydre fremtoning.

Det er kendt at have to tykkelsesreduktionstrin 10 som optræder samtidigt i to på hinanden følgende glatningsmatricer. Dette er åbenbart tilfældet i EP-A-5084 og US-A-4038859, som er nævnt ovenfor. Når begge tykkelsesreduktioner er væsentlige, kræver dette store pressestempelkræf ter, hvilket er tilbøjeligt til at 15 ødelægge dåsen. Det er endvidere fra GB-A-1345227 kendt at anvende en glatningsmatricestruktur, i hvilken to matriceringe ligger tæt ved hinanden og den første ring kun udøver en forkalibrering eller let tykkelsesreduktion forud for hovedtykkelsesreduktionen i den an-20 den matricering. Denne forkalibrering siges at beløbe sig til "afstrygning" af områder af den cylindriske væg med for stor tykkelse.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat til glat-25 ning, hvorved der kræves små pressestempelkræfter og hvorved der kan opnås stor tykkelsesreduktion i et lille antal reduktionstrin og med lille risiko for beskadigelse af det legeme, som glattes.

Opfindelsen kommer til udtryk i en fremgangsmåde 30 ved glatning af væggen af et dybtrukket cylindrisk legeme omfattende mindst et tykkelsesreduktionstrin i hvilket to glatningsring-matriceregioner tilvejebringer umiddelbart på hinanden følgende første og anden tykkelsesreduktionsfaser, som finder sted samtidigt, idet 35 der optræder en relativ lille reduktion i den første fase i den første matriceregion og der optræder en re- DK 167660 B1 3 lativ stor reduktion i den anden fase i den anden matriceregion, hvorved smøremiddel tilføres den ydre flade af legemet, som glattes, et sted mellem de to matriceregioner. Denne fremgangsmåde er ejendommelig 5 ved, at det ringformede rum udenfor væggen afgrænses af regionerne med kontakt mellem legemet, de to matriceregioner og den del af legemet,· der befinder sig mellem disse to kontaktregioner, er fluidtæt forseglet bortset fra en indgang eller indgange for nævnte smøremiddel, 10 og at nævnte rum omfatter en aflang snæver ringf ormet region mellem smøremiddelindgangen eller -indgangene og den anden matriceregion og smøremidlet tilføres ved et sådant tryk gennem indgangen eller indgangene, at der opnås hydrodynamisk smøring i den anden matricere-15 gion, idet smøremiddel fremføres af legemet, som glattes, langs den aflange snævre region mod den anden matriceregion med stigende tryk.

Den første reduktionsfase tjener til at tilvejebringe nogen tykkelsesreduktion, og også at centrere 20 det cylindriske legeme som formes før den anden reduktionsfases ringmatrice kommer i operation. Der sker således en gradvis spændingsopbygning med en homogen fordeling langs den cylindriske vægs omkreds. Faren for revner er således effektivt reduceret. Tykkelsesreduk-25 tionen i denne første reduktionsfase er fortrinsvis i området 10-30% af den tykkelsesreduktion som optræder i den anden reduktionsfase.

Det er ved opfindelsen især vigtigt at der opnås hydrodynamisk smøring i den anden matriceregion. Ved 30 hydrodynamisk smøring er der ingen direkte kontakt mellem dåselegeme og matricen og der kræves meget høje smøretryk for at opnå dette. Dette er grunden til forseglingen af det ringformede rum mellem matriceregionerne i forbindelse med opfindelsen. Udformningen af 35 matricestrukturen er vigtig i denne forbindelse, idet det fremadskridende cylindriske legeme kan anvendes til DK 167660 B1 4 at frembringe trykstigning. Det foretrækkes veel opfindelsen navnlig at det ringformede rum udenfor væggen omfatter en aflang snæver ringformet region mellem smøremiddelindgangen eller -indgangene og den anden matri-5 ceregion, hvorved smøremiddel fremføres af legemet, som glattes, langs denne aflange, snævre region mod den anden matriceregion med stigende tryk.

GB-A-2181082 beskriver brugen af kølemiddel til at tilvejebringe hydrodynamiske kræfter, hvis funktion 10 er at dæmpe og afholde dåsen og dornen fra tværgående vibration. Det nævnes ikke at der sker hydrodynamisk smøring.

En virkning af hydrodynamisk smøring er en betragtelig reduktion af de krævede pressestempelkræfter.

15 Forsyningen af smøremiddel sikrer også at temperaturen i det cylindriske legeme kun øges moderat under glatningen af væggen og eksempelvis er begrænset til ca.

200°C, hvilket har en positiv effekt på dåsens ydre fremtoning. Smøremiddeltrykket ved indgangen til det 20 ringformede rum er fortrinsvis 40 til 100 bar (4 til 10 MPa).

Det har med opfindelsen vist sig muligt at reducere den sædvanlige mængde tin på udgangsmaterialet i det mindste på den side, som kommer i kontakt med ma-25 triceringene ved gennemførelse af reduktionstrinnene.

Selv om mængden af tin på det flade plademateriale som regel kun er få gram pr. m2 præsenterer en lille reduktion af denne mængde på grund af den høje tinpris en vigtig omkostningsbesparelse for dåsefremstilleren.

30 Smøremidlet kan fortrinsvis ikke emulgeres. Det te har den fordel, at smøremidlet let kan genindvindes fra den blanding, som fremstilles med en emulsion, der kan tilføres for køling under glatningen af væggen. Smøremidlets effekt forbedres, hvis det mindst har sam-35 me viscositet som vand.

Det har med opfindelsen vist sig muligt at antallet af reduktionstrin kan være lig med to, selv ved stor tykkelsesreduktion.

DK 167660 B1 5

Opfindelsen angår også et vægglatnings apparat til glatning af væggen af et dybtrukket cylindrisk legeme med et pressestempel og mindst en ringmatrice-struktur til reduktion af vægtykkelsen af legemet, som 5 tvinges gennem matricestrukturen af pressestemplet, hvori matricestrukturen har på hinanden følgende første og anden ring-matriceregioner anbragt til samtidig gennemførelse af en vægtykkelses reduktion i to faser, hvorved den første matriceregion har en indre diameter, 10 som er en anelse større end den anden matriceregions, matricedimensionerne er således at den første matriceregion gennemfører en relativ lille reduktion, medens den anden matriceregion gennemfører en relativ stor reduktion, og der er mindst en indgang til tilførsel af 15 smøremiddel til den ydre flade af legemet, som glattes, mellem den første og den anden matriceregion. Dette apparat er ejendommeligt ved at matricestrukturen er konstrueret således, at der tilvejebringes fluidtæt forsegling af det ringformede rum, som under drift er af-20 grænset af matricestrukturen og den del af legemet, som befinder sig mellem regionerne med kontakt mellem legemet og første og anden matriceregion, og at matricestrukturen omfatter en aflang flade, hvis indre diameter er lidt større end den anden matriceregions og som 25 afgrænser det ringformede rum ved en region mellem smøremiddelindgangen eller -indgangene og den anden matriceregion, hvorved der tilvejebringes en snæver region af det ringformede rum langs hvilken smøremiddel under drift fremføres mod den anden matriceregion af det 30 fremadskridende legeme, som glattes.

Den aksiale længde af nævnte aflange flade er fortrinsvis mindst 25% af afstanden mellem (mellemrum) af den første og anden matriceregion. Fortrinsvis er nævnte aflange flade også cylindrisk.

35 Det er muligt let at indføre smøremidlet i det ovennævnte ringformede rum gennem en eller flere åbnin- DK 167660 B1 6 ger som retter smøremidlet radialt. Bedre fyldning af det ringformede nam opnås imidlertid hvis forbindelsesdelen har i det mindste én åbning, som er egnet til at bringe smøremidlet i det mindste delvist i en tangen-5 tial retning ind i det ringformede rum. Den snævre aflange region af det ringformede rum er især egnet til at tillade trykket i retningen af den anden matriceregion at stige, således at den ønskede hydrodynamiske smøring opnås i zonen ved den anden matriceregion.

10 Trykket nær den anden matriceregion kan beløbe sig til ca. 2000-8000 bar og temperaturen i det cylindriske legeme stiger kun moderat på grund af den lille friktion.

Den første matriceregion har fortrinsvis en indgangsvinkel, som ligger i området fra 8° til 10® og en 15 anlægszone i området 0,2-0,9 mm i aksial længde. Det har vist sig fordelagtigt at indgangsvinklen er ca. 8° og at anlægszonen er ca. 0,3 mm. Anlægszonen skal forstås som den del af ringen der, hvis der ikke var nogen smøring, ville være i direkte kontakt med det cylin-20 driske legemes væg.

Indgangsvinklen til den anden matriceregion ligger fortrinsvis i området 5° til 10° og helst 5° til 70. Med hydrodynamisk smøring har en indgangsvinkel på ca. 6° vist sig særlig effektiv.

25 Det er fordelagtigt at konstruktionen er forsyn et med dobbelte reduktionsringe som er egnede til at gennemføre højst to reduktionstrin. På denne måde kan den samlede vægtykkelsesreduktion finde sted over en kortere distance end det er muligt med kendte vægglat-30 ningsmaskiner , som kræver tre reduktionstrin. På denne måde kan vægglatningsmaskinens slaglængde forkortes og følgeligt kan produktionskapaciteten øges under opretholdelse af deformationshastigheden.

I apparatet er nævnte første og anden matricere-35 gion og nævnte aflange flade alle dele af et ubrudt legeme.

DK 167660 B1 7

Ved opfindelsen har det vist sig muligt at reducere vægtykkelsen af et cylindrisk legeme i ét stykke til 0,085 mm maksimalt.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere be-5 skrevet ved hjælp af et udførelseseksempel med henvisning til den skematiske tegning, på hvilken fig. l viser et aksialt snit gennem et konventionelt glatningsapparat med tre reduktionsringe, fig. 2 en del af et aksialt snit af konstruktio-10 nen af en dobbelt reduktionsring, som anvendes i glat-ningsapparatet ifølge opfindelse, og fig. 3 en række grafer, som viser vægglatning og friktionskræfter.

Fig. 1A, IB og 1C viser hvorledes et dybtrukket 15 cylindrisk legeme l i rækkefølge føres af et pressestempel 2 gennem tre reduktionsringe 3, 4 og 5 med indbyrdes afstand og derved gennemgår forskellige faser i vægglatningsprocessen. Under hver fase af denne konventionelle vægglatningsproces passerer det cylindriske 20 legeme 1 for det meste kun gennem én reduktion 3, 4 eller 5 ad gangen.

Ifølge opfindelsen er der for i det mindste ét af reduktionstrinnene tilvejebragt en reduktionsring 3, 4 eller 5 i form af en dobbelt reduktions ring iføl-25 ge fig. 2. Denne omfatter et ubrudt ringformet legeme, som har en første og en anden matriceregion 6, 7 adskilt af en neddrejet region 8, som omfatter en smøremiddelindgang 10 og en cylindrisk aflang flade 11 med længden Xp. Reduktionstrinnet omfatter en indleden-30 de reduktionsfase med en lille tykkelsesreduktion, eksempelvis 10% i den første matriceregion 6 og vægreduktionstrinnet fuldføres af den anden matriceregion 7 med en tykkelsesreduktion på eksempelvis 50%.

Den første reduktionsfase i den første matrice-35 region 6 sker under sædvanlige forhold. Der tilføres således emulsion til køling og emulsionen sikrer sammen DK 167660 B1 8 med tinbelægning på legemet smøring af den ydre overflade af det cylindriske legeme 1. Den ydre overflade af det cylindriske legeme 1 er i direkte kontakt med den første og anden ring 6, 7.

5 Indgangsvinklen til matriceregionen 6 lig ger i området 8°-10e og er fortrinsvis 8°. Ahlægszonen LI af den første matriceregion 6 ligger i området 0,2-0,9 mm og er fortrinsvis 0,3 mm.

I den neddrejede region 8 mellem den første 10 matriceregion 6 og den anden matriceregion 7 er der også tilvejebragt (ikke vist) midler til indføring af smøremiddel, som bringes gennem mindst én indgang 10 ind i det ringformede rum 9, som er afgrænset af den første matriceregion 6, forbindelsesdelen 8, den an-15 den matriceregion 7 og det cylindriske legeme 1 som glattes. Indgangen 10 er i så stor grad som muligt rettet tangentialt til forbindelsesdelen 8. Dette synes at fremme god fyldning af det ringformede rum 9 med smøremiddel. I praksis er det ringformede rum 9 20 fyldt med smøremiddel. Smøremidlet kan ikke emulgeres, således at det let kan adskilles fra den tilførte emulsion og genbruges. Smøremidlets viscositet er mindst lig med vands. Alle disse betingelser må vælges afhængigt af det materiale, hvoraf det cylindriske legeme 1 25 fremstilles. Generelt skal viscositeten vælges høj nok til at trykopbygningen i rummet 9 ikke forhindres af smøremiddel, som undslipper mellem det cylindriske legeme 1 og den anden matriceregion 7.

Forbindelsesdelen 8 og især den aflange flade 30 11 er udformet således, at dens indre diameter kun er lidt større end den indre diameter af den første matriceregion 6. En stor del af det ringformede rum 9 er således en snæver ringformet zone tæt op mod det cylindriske legeme l, således at opbygningen af trykket 35 fremmes idet smøremidlet fremføres af det fremadskridende legeme 1 i retning mod den anden matriceregion DK 167660 B1 9 7, d.v.s. i pressestemplet 2's bevægelsesretning under vægglatningen. Der opnås således hydrodynamisk smøring i den anden matriceregion.

På grund af opdelingen hvorved den første lille 5 reduktionsfase tjener til centrering for den anden reduktionsfase er reduktionstrinnet i to reduktionsfaser kendetegnet ved, at der er ringe tendens til revnedannelse under vægstrækningsprocessen.

Det har vist sig muligt på denne måde og med 10 dette apparat at fremstille et cylindrisk legeme med en supertynd væg på højst 0,085 mm ved brug af ikke mere end to dobbelte reduktionsringe ifølge opfindelsen. Til dette formål er de dobbelte reduktionsringe eksempelvis monteret i stedet for reduktions ringene 4 og 5 (fig.

15 1). Det er også muligt eksempelvis kun at anvende en dobbelt reduktionsring i stedet for reduktionen 5. Alt dette er afhængigt af den ønskede tykkelsesdimension af det cylindriske legeme 1 som skal fremstilles.

Pig. 3A til D viser grafisk variationen af de to 20 komponenter af pressestempelkraften, som tilføres legemet som glattes, som funktion af indgangsvinklen til den anden matriceregion 7 i apparatet ifølge opfindelsen, vist i fig. 2. Disse to kraftkomponenter er ^glatning' ^en kraft som kræves til vægtykkelsesreduk-25 tionen, og Ffriktion' friktionskraften i den anden matriceregion. Disse to komponenter må summeres for at finde den samlede kraft. I hvert tilfælde var vægtykkelsesreduktionen i den første matriceregion 6 fra 0,15 mm til 0,14 mm. I den anden matriceregion var reduktionen 30 36% i fig. 3A og 3C (d.v.s. til 0,09 mm) og 50% i fig.

3B og 3D (d.v.s. til 0,07 mm). I tilfældene fig. 3A og 3B blev der opnået hydrodynamisk smøring og det kan ses at i begge tilfælde er den samlede kraft (Fgiatning + Ffriktion) minimal ved ca. 6° indgangsvinkel. Pig. 3C 35 og 3D viser resultatet uden hydrodynamisk smøring og viser at den konventionelle værdi på 8° indgangsvinkel er et passende valg i dette tilfælde.

Claims (14)

1. Fremgangsmåde ved glatning af væggen af et dybtrukket cylindrisk legeme, omfattende mindst et tykkelsesreduktionstrin i hvilket to glatningsring-matri-ceregioner tilvejebringer umiddelbart på hinanden følgende første og anden tykkelsesreduktionsfaser, som 20 finder sted samtidigt, idet der optræder en relativ lille reduktion i den første fase i den første matriceregion og der optræder en relativ stor reduktion i den anden fase i den anden matriceregion, hvorved smøremiddel tilføres den ydre flade af legemet, som glattes, et 25 sted mellem de to matriceregioner, kendetegnet ved, at det ringformede rum, som af grænses af kontaktregionerne mellem legemet og de to matriceregioner og den del af legemet, der befinder sig mellem disse to kontaktregioner, er fluidtæt forseglet bortset 30 fra en indgang eller indgange for nævnte smøremiddel, og at nævnte rum omfatter en aflang snæver ringformet region mellem smøremiddelindgangen eller -indgangene og den anden matriceregion, og smøremidlet tilføres ved et sådant tryk gennem indgangen eller indgangene, at 35 der opnås hydrodynamisk smøring i den anden matriceregion, idet smøremiddel fremføres af legemet, som glat- DK 167660 B1 11 tes, langs den aflange snævre region mod den anden matriceregion med stigende tryk.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, ken detegnet ved, at smøremidlet ikke kan emulge- 5 res.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at smøremidlet mindst har samme viskositet som vand.

4. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående 10 krav, kendetegnet ved, at antallet af reduktionstrin er lig med to.

5. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-4, kendetegnet ved, at smøremidlets indgangstryk ved indgangen eller indgangene er i området 40-100 15 bar (4-10 MPa).

6. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den tykkelsesreduktion, som optræder i den første reduktionsfase, er i området 10-30% af tykkelsesreduktionen i den anden reduktions- 20 fase.

7. Vægglatningsapparat til glatning af væggen af et dybtrukket cylindrisk legeme (1) med et pressestempel (2) og mindst én ringmatricestruktur (6, 7, 8) til reduktion af vægtykkelsen af legemet, som tvinges gen- 25 nem matricestrukturen af pressestemplet, hvori matricestrukturen har på hinanden følgende første og anden ring-matriceregioner (6, 7) anbragt til samtidig gennemførelse af en vægtykkelsesreduktion i to faser, hvorved den første matriceregion (6) har en indre dia- 30 meter, som er en anelse større end den anden matriceregions (6), matricedimensionerne er således, at den første matriceregion (6) gennemfører en relativ lille reduktion, medens den anden matriceregion (7) gennemfører en relativ stor reduktion, og der er mindst en indgang 35 (10) til tilførsel af smøremiddel til den ydre flade af legemet, som glattes, mellem den første og den anden 12 UlV IO/ODU D I matriceregion, kendetegnet ved, at matricestrukturen er konstrueret således, at der tilvejebringes fluidtæt forsegling af det ringformede rum (9), som under drift er afgrænset af matricestrukturen (6, 7, 8) 5. og den del af legemet (1), som befinder sig mellem kontaktregionerne mellem legemet og første og anden matriceregion, og at matricestrukturen omfatter en aflang flade (11), hvis indre diameter er lidt større end den anden matriceregions og som afgrænser det ringformede 10 rum (9) i en region mellem smøremiddelindgangen eller -indgangene (10) og den anden matriceregion (7), hvorved der tilvejebringes en snæver region af det ringformede rum langs hvilken smøremiddel under drift fremføres mod den anden matriceregion af det fremadskridende 15 legeme, som glattes.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den aksiale længde af den aflange flade (11) er mindst 25% af afstanden mellem kontaktregionerne i første og anden matriceregion.

9. Apparat ifølge krav 7 eller 8, kende tegnet ved, at den aflange flade (11) er cylindrisk.

10. Apparat ifølge et af kravene 7-9, kendetegnet ved, at smøremiddelindgangen eller 25 -indgangene (10) er indrettede til at indsprøjte smøremiddel i en i det mindste delvis tangential retning i det ringformede rum (9).

11. Apparat ifølge et af kravene 7-10, kendetegnet ved, at den første matriceregion (6) 30 har en indgangsvinkel (c^), som ligger i området 8°-10e og fortrinsvis er ca. 8°, og en anlægszone med en ak-sial længde (L^), som ligger i området 0,2-0,9 mm og fortrinsvis er 0,3 mm.

12. Apparat ifølge et af kravene 7-11, k e n -35 detegnet ved, at indgangsvinklen (a2) til den anden matriceregion ligger i området 5°-10° og fortrinsvis er ca. 6e. DK 167660 B1 13

13. Apparat ifølge et af kravene 7-12, kendetegnet ved, at første og anden matriceregion (6, 7) og den aflange flade (11) alle er dele af et ubrudt legeme.

14. Apparat ifølge et af kravene 7-13, ken detegnet ved ring-matricestrukturer til højst to tykkelsesreduktionstrin.